Grupo/UCT: Dpto Ing Electrónica
Director: Bruno MarceloCo-Director: Di Giorgio, Lucas
Fecha de Inicio: 1/4/2025 Fecha de Finalización: 1/4/2026
Tipo de proyecto: PID Primer proyecto SIN incentivo
Integrantes del Proyecto
INVESTIGADORES EXTERNOS: Dra. Frechero, Marisa (UNS-INQUISUR); Ing. Fritz, Noemi (CACBB); Lic. en Economía Foco, Gabriel (CACBB)
El comportamiento dieléctrico de los materiales es útil para evaluar ciertas características de los mismos. Las técnicas que se valen de dichas propiedades para brindarnos información, son Espectroscopía Dieléctrica o Espectroscopía por Impedancia. En el caso de los cereales y oleaginosas, una medida clave que se puede obtener con estas técnicas es el valor de humedad por ejemplo.
Medir la humedad del grano es clave en la operatoria de las etapas de almacenamiento, acondicionamiento y logística del despacho portuario de granos. Actualmente esas mediciones se realizan principalmente fuera de línea y de manera discreta utilizando medidores capacitivos o infrarrojos lo que implica medidas parciales y discretas del volumen total y con cierto margen de error. Las medidas anteriores comúnmente son validadas (calibración de medidores o resolución de arbitrajes) por mediciones de referencia provistos por la autoridad de arbitraje correspondiente.
Por otro lado, ya existen actualmente tecnologías comerciales de sensores de humedad que se valen de la espectroscopía dieléctrica, los mismos en utilizan una variedad de enfoques que pueden utilizar señales microondas o de radio frecuencia, método radar , reflectometría en tiempo, etc.. Estos pueden medir en línea con exactitudes similares o mayores a los instrumentos actuales de campo y/o laboratorio. Incluso, en ciertas condiciones de calibración, permiten realizar mediciones de gran exactitud en flujos con variaciones de densidad aun cuando se esté midiendo en línea. Así mismo, aunque muchas de estas tecnologías (algunas aun en desarrollo) están disponibles comercialmente, el costo de aplicación en general es poco accesible para la economía de las empresas de pequeña a mediana escala productiva .
Además, los recursos humados formados en estos temas son muy limitados o casi nulos en el pais, en la practica las pocas personas que puedan aportar en estos temas se limitan a los proveedores de sensores cuyos conocimientos tienen escasa profundidad técnica.
En función a lo expresado más arriba, planteamos como objeto central del proyecto el investigar técnicas de caracterización dieléctrica basadas en campos electromagnéticos de radio frecuencia y microondas y sus arquitecturas de hardware relacionadas. Dicho conocimiento se avizora aplicable al posterior desarrollo de sensores, de soluciones tecnológicas de menor costo que el actual, al reemplazo de tecnología extranjera o incluso a resolver problemáticas locales que no sean cubiertas por el mercado.
Según lo investigado a la fecha con empresas y las autoridades arbitrales, los resultados del proyecto podrían aportar en diferentes puntos de la cadena industrial. Si bien la medición de la humedad del grano con caracterización dieléctrica es central al presente proyecto, las potencialidades de la técnica no se limitan a esta aplicación (y a la industria en cuestión). Entre varias aplicaciones relacionadas podemos mencionar por ejemplo, que los conocimientos asociados al proyecto también se podrían utilizar en detección no visual y en línea de insectos (incluso cuando estos están dentro del grano con el insecto se encuentra en estado larval) , para realizar desinfección de granos sin utilizar productos químicos o substancias peligrosas o también, para realizar secado de granos sensibles como tal como la cebada cervecera utilizando energías renovables.
Este proyecto planea generar los conocimientos teórico-prácticos mediante el análisis y el estudio de arquitecturas de transmisión-recepción inalámbricas incluidas las antenas ( símil sistemas de comunicaciones inalámbricas) que sean factibles en la caracterización dieléctrica de granos.
Se contemplara, para cumplir los objetivos anteriores, trabajar en análisis y estudios teóricos (incluidos los modelos teóricos de dielectrico mixto), de los diseños y las mediciones de arquitecturas transmisor-receptor-antenas, los cálculos de enlaces y el estudio de sintetizadores de frecuencias digitales necesarios. Para lo anterior nos valdremos entre otras cosas de herramientas de softwares disponibles como Advanced Design System de Keysight para circuitos y arquitecturas, Computer Simulation System (CST) para simulación antenas y materiales dieléctricos en medios electromagnéticos y ADSim de Analog Devices para diseñar sintetizadores de frecuencia.
En principio se trabajará alrededor de las técnicas que consideramos presentan mayor potencial de impacto técnico/comercial: el método resonante, método de transmisión-recepción pasante y método de transmisión-recepción por eco. Lo anterior se fundamenta en estudios realizados de la literatura científica y consultas técnicas y de costos con los fabricantes internacionales.
Para avanzar sobre los objetivos anteriores se decidió coordinar un grupo interdisciplinario de profesionales de acuerdo a los requerimientos específicos del proyecto. Las técnicas y arquitecturas de sensado rf/microondas tienen mucho que ver con las que se utilizan en sistemas de comunicaciones inalámbricas y como especialistas en la temática, tanto a nivel sistema como detalle de diseño, participan:
Director Mag. Ing. Marcelo Bruno. Prof. Titular Ordinario Exclusiva DIEL UTN-FRBB [1] y JTP Ordinario Simple DIEC-UNS. Miembro del grupo de inv. SiTIC (Sistemas y Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) DIEL UTN-FRBB ). Co-Director: Dr. Ing. Lucas Di Giorgio. Prof. Asociado Ordinario Simple DIEL UTN-FRBB [2] y JTP Ordinario Exclusiva Ing. Mecánica UTN-FRBB. Miembro del grupo de inv. CIMTA (Centro de Inv. en Mecánica Teórica y Aplicada Ing. Mecánica UTN-FRBB.
En temáticas específicas de espectroscopía dieléctrica se incorpora a: Dra. Marisa Frechero, Prof. Asociada Ordinaria Exclusiva del depto. Ing. de Química UNS, Inv. Principal del CONICET y Directora Instituto de Investigaciones INQUISUR.
Para contrastar los resultados de medición dieléctrica y validarlos a valor humedad, y además de asesorar sobre la problemática de medición de humedad en granos con técnicas certificadas se incluye a: Ing. Noemí Fritz, jefa del laboratorio de la Cámara Arbitral de Cereales Bahía Blanca ( CACBB )[3] [5]. Por último, para asesorar sobre cuestiones de validez, problemáticas, potenciales aplicaciones o utilidad comercial en la cadena industrial actual de nuestro medio colaborara el Lic. en Economía Gabriel Foco, actual gerente general de la CACBB.[4] [5].